电控双相引导骨再生膜的组装技术，用于修复糖尿病患者的牙周骨缺损

《Journal of Nanobiotechnology》：Electro-controlled assembled of biphasic guided bone regeneration membrane for healing of diabetic periodontal bone defects

糖尿病牙周骨再生中基于Janus胶原蛋白膜的多功能修复技术研究，采用电沉积技术同步调控胶原蛋白自组装梯度结构和ferulic acid（FA）原位还原石墨烯氧化物（GO），构建具有导电-抗氧化双相结构的生物膜，通过FA侧抗炎抗菌与GO侧电刺激骨生成协同作用，激活Ca2+信号和TGF-β/Smad通路促进间充质干细胞分化，调控M2巨噬细胞极化改善微环境，提升糖尿病大鼠模型骨再生效果。

　　

摘要

背景

牙周骨缺损的再生长期以来一直是临床医生面临的重大挑战。传统的引导骨再生（GBR）膜具有单一功能，在糖尿病这种易发炎症和感染的条件下，难以实现免疫调节和骨再生。为了解决这个问题，我们开发了一种“一步协同电组装”技术和电控组装技术，用于制造具有空间可编程双相结构的Janus胶原膜。

结果

这种新型制造工艺利用电信号同时控制胶原自组装形成梯度Janus结构，并通过原位使用阿魏酸（FA）化学还原氧化石墨烯（GO）。这样就无需使用有毒的还原剂或物理层压工艺，就能实现“导电-抗氧化”界面的无缝集成。这提高了胶原膜在多种应用场景中的适用性，使其能够携带并持续释放生物活性药物，促进软组织和硬组织的再生。这种双功能膜将成骨诱导性和屏障特性结合在一个结构中，实现了阿魏酸（FA）和氧化石墨烯（GO）的有序、定位释放。FA侧（屏障膜层）具有抗氧化和抗炎作用，而FA/GO增强型的成骨侧（诱导膜层）则提高了导电性，促进了电刺激下的骨形成。同时，FA和GO的控释作用协同发挥抗菌、抗炎和成骨效果，最终增强了糖尿病大鼠模型中的牙周骨再生。诱导膜层还能调节M2巨噬细胞的极化，从而改变免疫微环境，并激活Ca²⁺信号通路和TGF-β/Smad通路，促进间充质干细胞的成骨分化。

结论

这些发现表明，电组装的Janus膜为多功能组织修复提供了一个有前景的平台，有助于在炎症条件下改善复杂骨缺损的临床修复。

图形摘要